La siderurgia dalle origini agli altiforni



Il ferro allo stato naturale non esiste se si esclude quello ritrovato nei meteoriti. Gli atomi di ferro peraltro sono pressochè presenti in quantità diversa in tutti i minerali, in particolare negli ossidi, idrossidi e carbonati.
Diciamo piuttosto che quando un minerale contiene quantità sufficientemente elevata di ferro, viene denominato minerale metallico.
Il ferro di origine meteoritica era conosciuto antecedentemente alla cosiddetta era del ferro, se ne conoscevano le caratteristiche principali, era però in quantità limitata e aveva un costo superiore anche all'oro, con la scoperta del fuoco si conoscevano già le tecniche di lavorazione ma non si raggiungevano comunque le temperature di fusione con i mezzi di cui si disponeva.

La siderurgia
L'età del ferro corrisponde con l'inizio della siderurgia, Il graduale sviluppo dell'arte siderurgica è avvenuto prevalentemente nei luoghi dove venivano scoperti i minerali di ferro facilmente riducibili ed era disponibile legname sufficiente ad ottenere il carbone di legna occorrente per il processo siderurgico. I minerali di ferro venivano fusi con carbone di legna in forni a fossa o a pozzo in creta, pietra di cava o trovanti, all'origine questi forni funzionavano con tiraggio manuale. Si trattava comunque di una fusione parziale in quanto Il prodotto finito era costituito da una grossa massa plastica di ferro o acciaio fucinabile frammisto a scorie che venivano eliminate attraverso lavorazioni sempre ad alta temperatura.

I Mantici ed il maglio
Il mantice, come viene comunemente chiamato, grazie all'azionamento tramite energia idraulica (mulini ad acqua con alberi a camme) contribuì a migliorare l'areazione dei forni.
Successivamente con l'introduzione dei forni a tino aumentarono le dimensioni della massa di metallo prodotta con la nascita dei lingotti.
L'energia idraulica venne di nuovo in soccorso per la lavorazione dei lingotti che a causa delle dimensioni non potevano essere lavorati solo con la forza muscolare dell'uomo, iniziarono a diffondersi i magli.
Il progressivo sviluppo dei forni a tino, permise di raggiungere temperature via via più alte raggiungendo infine la temperatura di fusione che per il ferro è di 1538° il metallo colava allo stato liquido non era più ricavato in masse plastiche, si cominciarono ad affermare  gli altiforni.



L'altoforno
Si tratta di un forno a tino utilizzato per la produzione di ghisa, può raggiungere un'altezza anche di 80 metri e un diametro di 12 metri, la struttura è costituita esternamente da una corazza di acciaio rivestita internamente da materiale refrattario, la struttura poggia su una base di cemento refrattario, nelle parti più sollecitate termicamente viene raffreddato con degli scambiatori.
L'altoforno è alimentato dall'alto con strati alterni di carbone coke metallurgico, fondente e minerale ferroso (ematite, magnetite, wustite e limonite in genere), le cariche sono a ciclo continuo e si rinnovano mentre le precedenti scendono nelle parti inferiori.
e costituito dalle seguenti parti:

Bocca di carico
È la parte superiore con gli apparecchi di caricamento, apertura, chiusura e raccolta dei fumi. Nella bocca la temperatura del gas in uscita è inferiore a 200-300 °C.
Tino
Costituisce la parte più grande dell'altoforno ed è a forma di tronco di cono con la base maggiore in basso. L'allargamento verso il basso facilita la discesa delle cariche e tiene conto anche della loro dilatazione dovuta all'auento della temperatura
Ventre
È la parte cilindrica tra il tino e la sacca; talvolta questa parte dell'altoforno può ridursi alla semplice circonferenza di collegamento della sacca al tino. Qui aumenta la temperatura e inizia la fusione delle cariche.
Sacca
È la parte conica con sezione crescente verso l'alto. Nella parte inferiore sono disposti gli ugelli per l'introduzione dell'aria calda di alimentazione dall'altoforno. Nella sacca si completa la fusione delle cariche con temperatura tra i 1.800 °C e i 2.000 
Crogiolo
È un cilindro costituito da blocchi di grafite e argilla. Esso si trova nella parte inferiore dell'altoforno. Sul crogiolo sono disposti, dall'alto al basso, due fori di fuoriuscita delle scorie  e due fori di colata della ghisa madre.

All'interno dell'altoforno, si producono essenzialmente delle reazioni chimiche che portano alla riduzione degli ossidi contenuti nei minerali oltre ad altri componenti per ottenete ghisa grigia, una lega binaria di ferro e carbonio.




Altri Blog di Achille


Achille Formenti Tel. 3385778996
mail: achilleformenti@gmail.com

Commenti

Posta un commento

Post popolari in questo blog

Il Mulino ad acqua o idraulico

Immagine
Se pensiamo al Medioevo come all’epoca di una vera e propria rivoluzione energetica è soprattutto per il grande sviluppo dei mulini, e principalmente dei mulini ad acqua o idraulici. Visti oggi come qualcosa di poco più che folcloristico, i mulini idraulici sono stati per centinaia di anni una struttura fondamentale per svolgere una moltitudine di funzioni che in precedenza potevano essere svolte solo con la forza lavoro degli uomini. L'albero a Camme L'incremento dei mulini è stato un fenomeno tipico degli anni 1000, da poche decine di esemplari si passò ad alcune migliaia in breve tempo, tale incremento, fu determinato da uno dei pochi accorgimenti tecnici fondamentali inventati dai tecnici del medioevo, l’albero a camme.  Con gli ingranaggi, esistenti da lungo tempo già nell’antichità romana, si era tramesso il moto e se ne era modificato il piano, da orizzontale a verticale e viceversa; con l’albero a camme (un albero rotante che porta delle sporgenze) il moto v
Continua a leggere

Come funziona un piano magnetico elettropermanente

Immagine
Presentazione Comunemente utilizzato nelle officine di lavorazioni meccaniche, per il bloccaggio dei pezzi, oltre che per il bloccaggio degli stampi sulle macchine ad iniezione plastica, questa attrezzatura rappresenta la naturale evoluzione dei piani elettromagnetici dai quali si differenzia dal fatto che si avvale di corrente elettrica solo durante il posizionamento del pezzo e durante la rimozione dello stesso e non anche durante il ciclo di lavorazione. Composizione Il piano magnetico come lo conosciamo nella sua forma tradizionale è composto da una struttura in ferro dolce, dei solenoidi elettrici e dei magneti. La caratteristica fondamentale è data dalla corona neutra, questa impedisce il diffondersi del magnetismo alla macchina e di conseguenza ai componenti elettrici ed elettronici della stessa. Altro componente fondamentale è l'alnico, una lega ferrosa contenente alluminio, nichel e cobalto, una tipologia di magnete che viene definito "
Continua a leggere

Elettromagnetismo, la luce, le onde radio, il forno a microonde

Immagine
L'elettromagnetismo Uno dei più importanti passi in avanti della fisica dell'Ottocento è stato quello di aver unito una volta per tutte due aree di ricerca che per secoli erano sembrate essere disgiunte, si tratta degli studi sui fenomeni elettrici e su quelli magnetici.  Grazie ai fondamentali contributi di importanti fisici, ci si accorse di come elettricità e magnetismo fossero le due facce della medesima medaglia .  Il fisico danese Hans Christian Ørsted  nel XIX secolo, mentre costruiva un circuito elettrico nel suo laboratorio, si accorse che una volta chiuso il circuito elettrico stesso, un ago magnetico presente accidentalmente sul tavolo, si era posto in direzione ortogonale verso il circuito  rispetto alla posizione parallela che aveva inizialmente. Lo scienziato ne dedusse quindi che  un tratto di circuito percorso da corrente elettrica genera un campo magnetico.   Si trattò di una scoperta che diede inizio ad una rivoluzione del nostro modo di vivere se pe
Continua a leggere